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⑵ 密闭输油方式(也叫泵到泵流程) Q Q ① 优点 ●全线密闭,中间站不存在蒸发损耗; ●流程简单,固定资产投资小; ●可全部利用上站剩余压头,便于实现优化运行。 ② 缺点: 要求自动化水平高,要有可靠的自动保护系统。 ③ 工作特点 ●全线为一个统一的水力系统,全线各站流量相同; ●输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定; 设全线有n个泵站,各站特性相同,根据能量平衡方程得到输量的计算公式为: 式中: Lj为管道计算长度 △Z为管道计算高程差 输油管道的压能损失 Hsz为末站进站压力或翻越点的剩余压力。 输油管道的压能损失 思考题 当各站的泵站特性不同时,如何计算密闭输送管道的输量? ●各站进、出站压力相互影响。 首站: 第二站:根据站间能量平衡可以得到 : 输油管道的压能损失 第 j 站: 式中: Lj-1为第 j -1 站到第 j 站的管道长度, △Zj-1为第 j 站与第 j -1站的高程差。 输油管道的压能损失 或 思考题: 有一条两个泵站的密闭输油管道,在第二泵站后有一分油点,问如何求全线输量和两条支线的输量? Z1 站1 站2 Q,L1 Q,L2 Q1,L3 Q2,L4 Z2 A Z3 Z4 B C 由站1至站2列能量方程: 提示: 由站2至点A列能量方程: 由A→B管线可得: ① ② ③ ④ ⑤ 由A→C管线可得: Z1 站1 站2 Q,L1 Q,L2 Q1,L3 Q2,L4 Z2 A Z3 Z4 B C 由① ② ③ ④ ⑤ 5个方程可求解 5个未知数。 输油管道的压能损失 * 一、管路的压降计算 根据流体力学理论,输油管道的总压降可表示为: 其中:hL为沿程摩阻 hξ为局部摩阻 (zj-zQ) 为计算高程差 第二节 输油管道的压能损失 二、水力摩阻系数的计算 计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失 hL 。 达西公式 : 对于一条给定的长输管道,L和D都是已知的,输量(或流速)也是已知的,现在的问题就是如何计算水力摩阻系数 λ。 根据流体力学理论 其中:e为管壁的绝对粗糙度,D为管道内径。 λ是Re和e/D 的二元函数,具体的函数关系视流态而定。 在解决工程实际问题时,为了安全,一般尽量避开过渡区,因该区的流态不稳定。 输油管道的压能损失 流态:分为层流和紊流,中间还存在一个过滤区。 1、流态划分和输油管道的常见流态 层流:Re≤2000 过渡流:2000Re≤3000 紊流光滑区:3000Re≤Re1 (简称光滑区) 紊流混合摩擦区:Re1Re≤Re2 (简称混摩区) 紊流粗糙区:ReRe2 (简称粗糙区) 我国《输油管道工程设计规范》规定的流态划分标准是: 其中: 输油管道中所遇到的流态一般为: 热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道:水力光滑区 小直径轻质成品油管道:混合摩擦区 高粘原油和燃料油管道:层流区 长输管道一般很少工作在粗糙区。 输油管道的压能损失 2、管壁粗糙度的确定 管壁粗糙度 : 相对粗糙度:绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 绝对粗糙度:管内壁面突起高度的统计平均值。 紊流各区分界雷诺数Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙度有关。我国《输油管道工程设计规范》中规定的各种新管子的绝对粗糙度如下: 无缝钢管:0.06mm 直缝钢管:0.054mm 螺旋焊缝钢管:DN=250~350时取0.125mm DN400时取0.1mm 3.紊流区临界雷诺数Re1和Re2的确定 紊流区分为水力光滑区、混合摩擦区和完全粗糙区,划分的依据是临界雷诺数Re1和Re2 。 层流边界层厚度的表达式 : 水力光滑区: 混合摩擦区: 粗糙区: 取 λ按紊流光滑区的Blasius公式计算: 代入边界层厚度计算公式,得 令 则 输油管道的压能损失 取 代入边界层厚度计算公式,得 输油管道的压能损失 规范上取 ,这就是Re1的来历。 (混摩区与粗糙区的分界相对粗糙度) (粗糙区摩阻系数计算公式) 从而得到: 当雷诺数Re处于分界雷诺数附近时,e的取值相当重要,不同的e值可能导致流态判别的不同。 如某条管道Re=5×105,若取e=0.1mm,则Re1=6.7×105,ReRe1,为水力光滑区;若取e=0.15mm,则Re1=4.2×105,ReRe1,为混合摩擦区。 输油管道的压能损失 有人认
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